CN103471391B - 一种蓝宝石炉间断测温装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及晶体生长炉领域，旨在提供一种蓝宝石炉间断测温装置。该蓝宝石炉间断测温装置包括红外测温仪、上板、下板、遮光板、转动轴、旋转密封结构、摆动气缸和观察玻璃，上板和下板连接形成密闭腔体，遮光板安装在密闭腔体内，转动轴一端与摆动气缸的输入轴连接，转动轴的另一端依次穿过旋转密封结构和下板，并与遮光板连接，观察玻璃安装在下板下方的观察口，红外测温仪安装在观察玻璃下方。在蓝宝石炉晶体的拉制过程中，操作人员都可以通过本发明对炉体内部温度进行监控，来判断出晶体的生长情况，为后面引晶、长晶提供了一个可靠的数值依据，也可以通过与控制系统做成一个温度-功率的闭环，来实现蓝宝石炉的自动化引晶检测和长晶。

Description

一种蓝宝石炉间断测温装置

技术领域

本发明是关于晶体生长炉领域，特别涉及一种蓝宝石炉间断测温装置。

背景技术

由于蓝宝石光学性能好，化学性能稳定，所以蓝宝石已经成为了制作LED衬底材料的最佳选择。然而蓝宝石晶体需要在一个密闭的炉体内，经过引晶—放肩—等径—收尾一系列的操作才能拉制完成，整个拉晶过程都需要调控温度的变化来影响晶体的生长速率和状态。

通常的蓝宝石炉一般这几个工艺的过程都需要人为的去操作，而且没有具体的仪器设备提供的具体的数值进行参照，完全凭操作人员的实际观察晶体生长情况来调节拉晶的工艺。况且，由于蓝宝石炉的观察玻璃在炉内达到最高温度的12小时之后就不能观察清楚炉体内部的生长情况，因此对操作人员的实践经验和技术要求特别苛刻，而且对大批量化生产作业具有了局限性。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能够延长测温玻璃的使用时间，并提供准确的炉体内部温度变化参照的间断测温装置。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种蓝宝石炉间断测温装置，包括红外测温仪，还包括上板、下板、遮光板、转动轴、旋转密封结构、摆动气缸和观察玻璃；上板和下板连接形成密闭腔体，遮光板安装在密闭腔体内；转动轴一端与摆动气缸的输入轴连接，转动轴的另一端依次穿过旋转密封结构和下板，并与遮光板连接；观察玻璃安装在下板下方的观察口，红外测温仪安装在观察玻璃下方；所述摆动气缸用于为遮光板提供动力输入，使观察口能观察到遮光板遮挡和打开两种状态；所述旋转密封结构包括磁流体，用于保证传动轴的转动密封。

作为进一步的改进，所述下板上连接有冷却水路，冷却水路用于降低下板的温度和增加密闭腔体内的密封性。

作为进一步的改进，所述遮光板以宝塔形分层安装在上板和下板形成的密闭腔体内。

作为进一步的改进，所述摆动气缸连接有压缩空气机，压缩空气机用于提供输入摆动气缸的压缩空气。

作为进一步的改进，所述摆动气缸连接有控制系统，控制系统用于对压缩空气进入摆动气缸的方向和摆动气缸的摆动频率实现自动化控制。

作为进一步的改进，所述上板上焊接有一个快卸法兰，用于将蓝宝石炉间断测温装置安装到蓝宝石炉体上，快卸法兰的位置与下板上的观察口对齐。

提供基于所述的蓝宝石炉间断测温装置的控制方法，利用所述蓝宝石炉间断测温装置进行测温时，摆动气缸的摆动频率满足公式f=K₁/T和f=K₂×S，其中f为摆动气缸的摆动频率，K₁为比例系数，且K₁的取值范围为3000～4000，T为观察玻璃的使用寿命，K₂为比例系数，且K₂的取值范围为10～50，S为红外测温仪单位时间内所测得的数据的次数。

本发明的工作原理：主要是通过压缩空气直接控制摆动气缸进行转动，使连接在转动轴上的遮光板做间隔性的来回反复运动；而传动轴是穿过一个小的磁流体，实现高频率，长时间的转动密封，保证其炉体内部的真空环境；遮光板在由上板和带水冷却的下板形成的密闭空腔体内进行运动；另一边则是安装了一个红外测温仪，通过观察玻璃与遮光板，通过程序刷选剔除遮光时间段的温度信号，对炉体内部的温度进行采集，经过系统的刷选和过滤，来得到准确的温度值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

在整个蓝宝石炉晶体的拉制过程中，操作人员都可以通过本发明对炉体内部温度进行监控，来判断出晶体的生长情况，为后面引晶、长晶提供了一个可靠的数值依据，也可以通过与控制系统做成一个温度-功率的闭环，来实现蓝宝石炉的自动化引晶检测和长晶，将大大提高了蓝宝石炉的自动化程度。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图中的附图标记为：1上板；2下板；3旋转密封结构；4摆动气缸；5遮光板；6观察玻璃；7红外测温仪。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

图1中的蓝宝石炉间断测温装置包括红外测温仪7、上板1、下板2、遮光板5、转动轴、旋转密封结构3、摆动气缸4和观察玻璃6，其中，采用红外测温仪7用来测量温度，测量值精准，反应灵敏，能够及时的让操作人员发觉炉体内部的温度变化，从而做出正确的判断。

上板1和下板2连接形成密闭腔体，遮光板5以宝塔形分层安装在密闭腔体内，对隔热效果更加好。摆动气缸4连接有压缩空气机，压缩空气机用于提向摆动气缸4输入压缩空气进而产生旋转运动，通过对压缩空气进入摆动气缸4的方向控制，实现来回反复摆动。其中，摆动气缸4可连接控制系统，控制系统用于对压缩空气进入摆动气缸4的方向和摆动气缸4的摆动频率实现自动化控制。转动轴一端与摆动气缸4的输入轴直接连接，接入压缩空气得到动力，通过程序的控制，使密闭腔体内外的转动轴做间断性的反复来回摆动。转动轴的另一端依次穿过旋转密封结构3和下板2，并与遮光板5连接。旋转密封结构3包括一个小型磁流体，能够确保炉体内部的真空环境，而使用磁流体对高频率、长时间的转动密封更加安全可靠。观察玻璃6安装在下板2下方的观察口，红外测温仪7安装在观察玻璃6下方，红外测温仪7通过观察玻璃6直接测量炉体内部的指定区域的温度。转动轴带动遮光板5进行来回的反复运动，能够对观察口进行遮挡和打开两种状态的实现，使红外测温仪7间断性地测量炉体内部的温度，经过系统的自动刷选过滤，得到更加准确的温度值，同时能够防止氧化物污染观察玻璃6，导致测量的温度值不准确。下板2上连接有冷却水路，能够大大降低本身受到的来自炉体内部的高温，保护整个装置的密封，延长了使用寿命。上板1上焊接有一个快卸法兰，用于将蓝宝石炉间断测温装置安装到蓝宝石炉体上，快卸法兰的位置与下板2上的观察口对齐。

摆动气缸4的摆动频率应满足条件f=K₁/T,其中f为摆动气缸4的摆动频率，K₁为比例系数，且K₁的取值范围为3000～4000，T为观察玻璃6的使用寿命。摆动气缸4的摆动频率同时也满足条件f=K₂×S，其中f为摆动气缸4的摆动频率，K₂为比例系数，且K₂的取值范围为10～50，S为红外测温仪7单位时间内所测得的数据的次数。从式中可知，当摆动频率f越大时，观察玻璃6的使用寿命就越短；同时，摆动气缸4的摆动频率越大时，红外测温仪7所测得的数据越多，所得的数值就更加的准确，能够更加准确的反应出炉体内部的实际的温度变化曲线。根据上述的分析所得，摆动气缸4的摆动频率应该通过实际取得在一个合适的试制范围内，从而有效的测得所需要的炉体内部的温度值，也使使用寿命达到最大化。

安装时：首先将旋转密封结构3安装到下板2一侧上，转动轴的一端安装在遮光板5上，另一端直接安装在摆动气缸4上；然后将外界的压缩空气机直接连接到摆动气缸4使其得到转动动力；接下来在下板2的另一侧，将红外测温仪7安装到红外测温仪座上，并安装观察玻璃6和遮光板5，红外测温仪7通过观察玻璃6与遮光板5对炉体内部进行温度测量，经过程序的筛选，剔除遮光时间段的温度信号，提取到准确的温度值。最后，将上板1和下板2进行连接，形成一个密闭的腔体，接通下板2上的水冷却，再将整个装置安装到蓝宝石炉体上即可。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (1)

1.基于蓝宝石炉间断测温装置的控制方法，其特征在于，利用蓝宝石炉间断测温装置进行测温时，摆动气缸的摆动频率满足公式f＝K₁/T和f＝K₂×S，其中f为摆动气缸的摆动频率，K₁为比例系数，且K₁的取值范围为3000～4000，T为观察玻璃的使用寿命，K₂为比例系数，且K₂的取值范围为10～50，S为红外测温仪单位时间内所测得的数据的次数；

所述蓝宝石炉间断测温装置包括红外测温仪、上板、下板、遮光板、转动轴、旋转密封结构、摆动气缸和观察玻璃；上板和下板连接形成密闭腔体，遮光板安装在密闭腔体内，且下板上连接有冷却水路，冷却水路用于降低下板的温度和增加密闭腔体内的密封性；转动轴一端与摆动气缸的输入轴连接，转动轴的另一端依次穿过旋转密封结构和下板，并与遮光板连接，遮光板以宝塔形分层安装在上板和下板形成的密闭腔体内；观察玻璃安装在下板下方的观察口，红外测温仪安装在观察玻璃下方；所述摆动气缸能为遮光板提供动力输入，使观察口能观察到遮光板遮挡和打开两种状态，且摆动气缸连接有压缩空气机和控制系统，压缩空气机用于向摆动气缸内输入压缩空气，控制系统用于对压缩空气进入摆动气缸的方向和摆动气缸的摆动频率实现自动化控制；所述旋转密封结构包括磁流体，用于保证传动轴的转动密封。